双层防御：ZnSe基材+抗损涂层的1-3x激光扩束镜

Sill 推出的新型硒化锌扩束镜，专为 9300 nm 波长（典型 CO2 激光器）设计，提供 1.0x 至 3.0x 连续可调的倍率范围和独特的光束发散角调节功能，是高精度工业加工、激光雷达和科研应用的理想光学器件。其基于伽利略结构的无焦点设计和 ZnSe（硒化锌）材料，确保了高功率处理能力和卓越的光学性能。

一、核心光学性能：精准调控光束

1、波长与倍率：

设计波长： 9300 nm，完美匹配主流工业级 CO2 激光器（典型波长 9.3 μm 或 10.6 μm 附近）。

倍率范围： 1.0x - 3.0x 连续可调。用户可根据应用需求（如聚焦光斑大小、工作距离、能量密度）实时调整光束直径。例如：

• 1.0x： 输入光束直径 ≈ 输出光束直径。

• 3.0x： 输入光束直径被放大 3 倍输出。

反向使用限制： 产品明确标注不可反向使用（SP and USP usable, reversed usage: no）。反向使用时，理论倍率为 1 / 当前倍率，但可能引入未预期的像差或超过元件承受能力。

2、光束发散角调节：

核心创新点： 除倍率外，提供独立的发散角调节功能（± 3 mm 调整行程），这是区别于普通固定扩束镜的关键优势。

工作原理： 通过微调内部透镜间距，改变输出光束的准直度：

• θ位： 输入准直光 → 输出准直光。

• 正向调节： 输出光束变为发散光。

• 负向调节： 输出光束变为汇聚光。

应用价值： 无需移动加工头或目标物，即可精细调整工作平面的光斑尺寸和能量分布，极大提升加工灵活性和效率，特别适合曲面加工或动态焦距应用。

3、光学设计与材料：

结构： 伽利略式 (Galilei)。优势在于无内部焦点，避免高功率激光在空气中聚焦导致电离击穿，保障系统安全和光学元件寿命。

镜片材料： ZnSe (硒化锌)。对中远红外（特别是 CO2 激光）具有极高的透过率（>97%）和低吸收率，是处理高功率红外激光的首选材料。

镜片数量： 3 片式设计，在实现功能与优化像差、保持高透过率之间取得平衡。

4、关键性能指标：

指向稳定性： < 1 mrad。确保光束方向在调节倍率或发散角时保持高度稳定，对精密加工和测量至关重要。

通光孔径：

• 输入孔径 (C.A.)： 28.5 mm

• 输出孔径 (C.A.)： 45.0 mm

最大输入光束直径 (1/e² 处裁切)：

• 1.0x 时： ≤ 16.7 mm

• 3.0x 时： ≤ 8.9 mm (倍率增大时，允许的最大输入光束直径减小)

透射率： > 97% (针对 9300 nm)。极低的能量损失，最大化激光利用率。

激光损伤阈值 (LIDT - Coating)： 最高承受功率 500 W (连续波或长脉冲)。明确标注功率极限，为用户选型提供关键安全依据。

最大渐晕： ≤ 1.0%。保证输出光斑能量分布均匀性。

二、精密机械与集成设计

1、机械接口：

• 标准螺纹： M55 x 1。这是工业激光光学元件的常见标准接口，便于集成到现有的激光加工头、转接板或光学平台支架上。文件强调了“推荐安装位置”，需按图示方向安装以保证性能并利用背反射标识位置。

2、尺寸与重量：

• 紧凑设计： 主体直径约 Φ60mm - Φ84mm (见轮廓图)。

• 长度变化： 基础长度在发散角调为 0 时确定；调节发散角时，总长度最多可延长 3 mm。

• 重量： 1.4 kg。适中的重量便于稳定安装和调整。

3、背反射管理：

• 文件提供了关键位置的背反射距离数据 (0.0 mm 和 122.3 mm)，这对于系统光路设计、避免杂散反射干扰或集成隔离器非常重要。

核心优势与应用场景

1、核心优势总结：

双维精密调控： 唯一同时提供 连续变倍 (1-3x) 和 发散角调节 (±3mm) 的扩束解决方案。

高功率承载： ZnSe 材料 + 无内部焦点设计 + 明确 LIDT (500W)，专为工业级高功率 CO2 激光打造。

卓越光学性能： >97% 高透射率、<1 mrad 指向稳定性、≤1% 渐晕，保障光束质量。

工业级可靠性： 标准 M55 接口、RoHS 合规、坚固设计。

操作直观： “0”位对应准直输入输出，调节物理意义清晰。

2、典型应用领域：

工业激光加工 (高功率 CO2 激光)：

• 激光切割： 调节倍率改变聚焦前光斑大小，从而影响焦深和切割质量（如更陡峭切缝）；调节发散角微调焦点位置，补偿材料表面不平或进行曲面飞行切割。

• 激光焊接/熔覆： 精确控制能量密度分布和光斑大小，优化熔池行为和焊缝质量。

• 激光打标/雕刻： 快速切换不同工作区域或实现可变焦深效果。

激光雷达 (LiDAR)： 通过调节发散角控制探测光束的覆盖角度和能量密度，优化探测距离和分辨率。

科学研究： 红外光学实验平台中灵活配置光束参数，用于光谱分析、非线性光学研究等。

光束传输系统： 在复杂光路中补偿光束发散或汇聚，维持长距离传输后的光束质量。

选型与使用要点

1、严格匹配波长： 确保您的激光器波长在 9300 nm 附近（或 ZnSe 在该波长有良好透过性）。

2、确认功率范围： 输入激光的连续波或平均功率不得超过 500 W。

3、输入光束要求：

• 直径需在对应倍率的最大允许值内 (1x: ≤16.7mm; 3x: ≤8.9mm @1/e²)。

• 理想情况下输入光束应接近准直 (发散角小)。

4、正确安装方向： 务必按照数据手册标注的“推荐安装位置”和输入/输出方向安装，严禁反向使用。

5、发散角调节： 理解“0”位的意义，调节时注意最大 ±3mm 行程限制和伴随的长度变化 (≤3mm)。

6、系统集成： 利用提供的背反射距离数据优化光路设计，减少杂散光干扰。确保安装稳固，利用 M55x1 标准接口。

结论

新型硒化锌扩束镜代表了中远红外高功率激光光束控制技术的先进水平。其创新的连续变倍 (1.0-3.0x) 与独立发散角调节 (±3mm) 功能相结合，提供了无与伦比的光束参数调整灵活性，显著超越了传统固定倍率扩束镜。配合 ZnSe（硒化锌）材料的高透射率 (>97%)、伽利略式无焦点设计带来的高功率承载能力 (LIDT 500W)、优异的指向稳定性 (<1 mrad) 以及坚固的工业级结构 (M55x1 接口)，使其成为苛刻的工业 CO2 激光加工（切割、焊接、打标）、精密激光雷达系统和前沿红外光学研究的理想核心光学组件。该产品将光束的动态控制能力提升到新高度，为工程师和科研人员优化工艺、提升系统性能提供了强大的工具。